ニオブ・サン・スズ極細多芯複合超電導線の安定性・交流損失の研究

交流用【Nb_3】Sn複合多芯線の設計・製作と交流損失・安定性及び小型コイルを用いて50Hz実証運転の実験を行なった。導体設計は、安定性の向上、交流損失のてい減を基本方針にして行なった。外部拡散型ブロンズ法で製作した二種類の素線(フィラメント数は共に10980本;外径153μmと103μm;フィラメント径530nmと360nm;ツイストピッチ0.87mmと0.61mm)と個々の3本撚線(2種類)である。素線の臨界電流密度ηJcは、フィラメント径が小さい方が低磁場側で大きくなり、ηJcの曲げ歪特性は、他の【Nb_3】Snに比べて著しく改善され、本導体は、NbTiなみに取り扱いできる。3本撚線のηJcは、製法に依在し、素線のメッキ後撚線の方が撚線後メッキの導体より大きな値である。素線の(ヒステリシス損失/ηJc)の値は、両者共に従来の【Nb_3】Snに比べて非常に小さな値を示した。153μmと103μmの素線の結合損失の時定数τは、それぞれ0.1μsと0.3μsと非常に小さく、後者は現在最も損失の少ない導体であるる。メッキ後撚線と撚線後メッキした3本撚線のτは、それぞれ0.1μsと40μsとなり、素線間結合を少なく抑える撚線方法を見い出した。これらの3本撚線で小型コイルを製作し、50Hz運転を行なった。両コイル共に、最大発生磁場1.8T,最大磁場変動率527T/Sを達成し、クエンチせずに長時間運転に成功した。両コイル共に静磁場中の臨界電流値までクエンチせずに50Hz運転できた。この事は、本導体が非常に安定である事を示している。本導体で製作した超電導コイル(含冷凍機の消費電力と安全係数)の消費電力と常伝導コイルの消費電力の比較をしてみる。発生磁場1Tの場合は、153μmと103μmで製作した超電導コイルの消費電力は、常伝導コイルのそれの9割と6割となり、超電導化の経済的有利性が示された。これにより本導体設計の正しさが証明された。

交流用【Nb_3】Sn複合多芯線の設計・製作と交流損失・安定性及び小型コイルを用いて50Hz実証運転の実験を行なった。導体設計は、安定性の向上、交流損失のてい減を基本方針にして行なった。外部拡散型ブロンズ法で製作した二種類の素線(フィラメント数は共に10980本;外径153μmと103μm;フィラメント径530nmと360nm;ツイストピッチ0.87mmと0.61mm)と個々の3本撚線(2種類)である。素線の臨界電流密度ηJcは、フィラメント径が小さい方が低磁場側で大きくなり、ηJcの曲げ歪特性は、他の【Nb_3】Snに比べて著しく改善され、本導体は、NbTiなみに取り扱いできる。3本撚線のηJcは、製法に依在し、素線のメッキ後撚線の方が撚線後メッキの導体より大きな値である。素線の(ヒステリシス損失/ηJc)の値は、両者共に従来の【Nb_3】Snに比べて非常に小さな値を示した。153μmと103μmの素線の結合損失の時定数τは、それぞれ0.1μsと0.3μsと非常に小さく、後者は現在最も損失の少ない導体であるる。メッキ後撚線と撚線後メッキした3本撚線のτは、それぞれ0.1μsと40μsとなり、素線間結合を少なく抑える撚線方法を見い出した。これらの3本撚線で小型コイルを製作し、50Hz運転を行なった。両コイル共に、最大発生磁場1.8T,最大磁場変動率527T/Sを達成し、クエンチせずに長時間運転に成功した。両コイル共に静磁場中の臨界電流値までクエンチせずに50Hz運転できた。この事は、本導体が非常に安定である事を示している。本導体で製作した超電導コイル(含冷凍機の消費電力と安全係数)の消費電力と常伝導コイルの消費電力の比較をしてみる。発生磁場1Tの場合は、153μmと103μmで製作した超電導コイルの消費電力は、常伝導コイルのそれの9割と6割となり、超電導化の経済的有利性が示された。これにより本導体設計の正しさが証明された。